CN110369310A - 一种水果在线分选装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水果在线分选装置与方法。该水果在线分选装置包括分选准备***、水果传输***、模型建立***、水果分级出口***。分选准备***对水果进行清洗；清洗后的水果由水果传输***传输；再由模型建立***采集光谱，采集的水果光谱作为模型的输入，建立通用模型，在通用模型的计算后输出相应的水果糖度值，同时测量水果重量；根据糖度值和重量，触发器动作，一定重量和糖度值的水果从响应的重量分级出口和糖度分级出口滚落，完成不同品质和种类水果的分选。

Description

一种水果在线分选装置与方法
技术领域
本发明属于农产品加工技术领域，尤其涉及一种水果在线分选装置与方法。
背景技术
我国是水果生产大国，水果的产量已经位于世界前列，水果产业水果产业成为我国南方农村的支柱产业。为了增加水果的经济价值，促进农民增收，解决果农“卖果难”等问题，急需水果分选装置帮助分选水果。
现有的技术中果品分选时只能单一的分选果品外观品质或者单一的内部品质，比如重量分选和色差分选，未能融合多指标分选。目前市场的采用光谱技术的果品分选装置在果品数据采集方面，透过果品内部光谱信号弱，如单一的光纤接收和发射，未使用环形光源式技术采集果品内部光谱信息。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种水果在线分选装置与方法，具有自动上料、自动清洗、自动传输功能，实现不同品种水果品质的智能化分选。
为了实现上述目的，本发明采用的以下技术方案：
一种水果在线分选装置，包括分选准备***、水果传输***、模型建立***、水果分级出口***；
分选准备***包括放果槽和毛刷架，毛刷架与放果槽连接，毛刷架上装有刷毛；
水果传输***包括传输带、传输链和果杯，传输带与毛刷架连接，传输链与传输带连接，果杯设置在传输链上；
模型建立***包括暗室、光纤接收端、光谱仪和PC机，传输链从暗室内穿过，暗室内设置光纤接收端，光纤接收端与光谱仪电性连接，光谱仪与PC机电性连接；其中光纤接收端包括环形光源和光纤，光纤镶嵌在环形光源内部；
水果分级出口***包括重量传感器、触发器、若干重量分级出口和若干糖度分级出口，重量传感器设置在传输链下方，触发器设置在传输链上方，重量分级出口和糖度分级出口均设置在传输链侧方；其中重量传感器、触发器均与PC机电性连接。
在放果槽放入水果，通过毛刷架上的刷毛清洗水果，清洗后的水果由传输带输送并掉落到果杯内；果杯随传输链共同运动，运动至暗室后，通过光纤接收端、光谱仪采集水果的光谱信息，光谱信息传给PC机，PC机根据模型判断水果的糖度；由重量传感器测量水果重量信息，重量信息也传给PC机；根据糖度信息和重量信息，PC机发出指令使触发器动作，通过果杯将水果倒入相应的重量分级出口或糖度分级出口，从而实现分选。
进一步地，所述若干糖度分级出口具体为四个糖度分级出口，分别对应四个糖度等级；所述若干重量分级出口具体为四个重量分级出口，分别对应四个重量等级。
进一步地，还包括万向轮，万向轮设置在水果传输***、模型建立***、水果分级出口***下方。
本发明的一种水果在线分选方法，包括以下步骤：
将水果放入放果槽，并通过毛刷架清洗水果；
清洗后的水果通过传输带输送至果杯内，果杯通过传输链输送至暗室；
在暗室中，通过光纤接收端、光谱仪采集水果的光谱信息，并将光谱信息传给PC机，PC机根据光谱信息判断出水果的糖度信息；
通过重量传感器测量水果的重量信息，并将重量信息传给PC机；
PC机根据水果的糖度信息和重量信息，发出指令控制触发器动作，将果杯中的水果倒入相应的重量分级出口或糖度分级出口从而实现分选。
本发明利用机械电子技术、光谱技术、自动控制技术对不同品种的水果分选，具有以下有益效果：
(1)模型建立的方法是利用糖度定量模型最小二乘支持向量在不同品种水果和不同种类水果的去差异化后波段范围建立水果通用模型，实现同一台装置同一次建模的不同大小、品种、种类的水果重量和糖度分选，避免传统分选装置分选单一性和重复性；
(2)水果光谱采集利用环形光源辅助，直接将光纤嵌入在环形光源中，环形光源圆环区域提供光源，增加水果透光性，减少了传统暗室内8至10个卤钨灯，降低分选装置成本和结构的复杂性；
(3)将上料、清洗无缝对接，无需人工搬运、清洗、扶正，实现水果分选的智能化管理，节约人工成本、提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的一种水果在线分选装置的结构示意图。
图2是本发明的一种水果在线分选装置的光纤接收端的结构示意图。
图3是本发明的一种水果在线分选装置的果杯的结构示意图。
图4是本发明的一种水果在线分选方法的流程示意图。
图中主要元件符号说明：
1 放果槽 2 毛刷架
3 传输带 4 计步盘
5 传输链 6 万向轮
7 光谱仪 8 PC机
9 暗室 10 重量分级口
11 糖度分级口 12 触发器
13 电动机 14 齿轮
15 光纤 16 环形光源
17 水果 18 弹出装置
19 密封线圈 20 光纤接收端
21 支撑脚 22 果杯
23 传动装置
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1～3所示，本发明的一种水果分选装置，包括分选准备***、水果传输***、模型建立***、水果分级出口***。其中，分选准备***包括放果槽1、毛刷架2；水果传输***包括传输带3、计步盘4、传输链5、电动机13、齿轮14和果杯22；模型建立***包括暗室9、光纤接收端20、光谱仪7和PC机8；水果分级出口***包括重量传感器、触发器12、若干重量分级出口10和若干糖度分级出口11。
放果槽1通过螺丝固定在地面上，毛刷架2与放果槽1连接，毛刷架2与放果槽1连接，毛刷架2装有滚筒和刷毛。采摘后的水果放置在放果槽1，水果被刷毛不停的擦干表皮污垢，随着滚筒缓慢上升。
传输带3连接毛刷架2，传输带3两侧设有用于扶正水果的铁块。水果挨个排在传输带3上传输，并被两边铁块扶正，保证水果的最佳受光位置。传输链5与传输带3连接，多个果杯22通过螺丝扣在传输链5上，水果扶正后直接落入果杯22内。传输链5在电动机13的带动下循环转动，电动机13连接齿轮14，齿轮14与转输链5啮合，电动机13带动齿轮14动作，最后带动整个传输链5运动。传输链5还连接有计步盘4，计步盘4统计果杯转动的数量。
参见图2，果杯22包括弹出装置18、密封线圈19、支撑脚21、传动装置23，支撑脚21将整个果杯与传输链5连接；弹出装置18呈凹形设计并用于放置待检测的水果，弹出装置18接收到触发器12的触发命令动作，水果自动弹出并从分级出口滚出；密封线圈19与光纤接收端20连接，防止杂散光对光纤内部光源的干扰和防止光纤内部光流失。
暗室9通过机架设置，使传输链5从暗室9内穿过。暗室9内又固定了光纤接收端20和PC机8。参见图3，光纤接收端20包括光纤15和环形光源16，光纤15的首端与光谱仪7连接，光纤15尾端照射水果；光纤15镶嵌在环形光源16内部，环形光源16对光纤15具有保护作用和提供外置光源，增加水果的透明度，使得光纤传输的光谱仪发出的光能更好的透射水果，采集水果光谱。环形光源16环形圈由发光光源组成，环形圈的发光光源和光纤15的光同时照射水果，环形圈发光光源辅助光纤照射，增加水果的透光性从而采集水果光谱。环形光源16和光纤15的光透射过水果内部，将采集的光谱传输至PC机8，PC机8内部的通用数学模型将光谱值作为输入，输出水果的糖度，PC机8发出命令触发响应的触发器12。所述的光谱仪7、光纤15、环形光源16、密封线圈19组成了光路***，光谱仪7发射的光通过光纤15传输至水果，密封线圈19减少了杂散光对的干扰，环形光源16增加了水果的透光性。光纤15的透光过程在暗室9中进行，防止杂散光的干扰，PC机8安装在暗室9内部并用于人机交互，PC机8的安装节约了外置电脑空间。
重量分级出口10和糖度分级出口11连接；重量分级出口10设置为两个等级，即m等级和n等级；糖度分级出口11设置为四个等级，即A等级、B等级、C等级、D等级；其中重量m等级和糖度A等级、B等级交叉，重量和糖度可以通过PC机设置等级和交换出口。分级出口组合方式采用2*3组合方法，2类重量值和3类糖度值，组合方式也可以通过PC机设置为3*2的组合方式。
在水果传输***、模型建立***、水果分级出口***下方设置万向轮6，实现装置的便捷移动。
所述的通用数学模型的建立是采集不同品种或者不同种类水果的光谱，采用移动偏最小二乘方法选取相识波段，并挑选出特征波长，采用特征波长建立不同水果的通用数学模型；实现同一台装置同一次建模的不同大小、品种、种类的水果重量和糖度分选，避免传统分选装置分选单一性和重复性
参见图4，本发明的水果分选装置的工作流程：放果后进行水果的清洗，清洗后的水果由传输带传送并掉落到果杯中，传输链将果杯传送至暗室，在暗室内采集水果的光谱；光谱采集由光路***提供光源，采集的水果光谱作为模型的输入，建立通用模型，在通用模型的计算后输出相应的水果糖度值；水果随传输链继续传送，经过重量传感器，重量传感器反应的数据传送至PC机；PC机发出命令，触发器动作，一定重量和糖度值的水果从响应的重量分级出口和糖度分级出口滚落，在通用数学模型下分选装置完成不同品质和种类水果的分选。
综上所述，分选准备***、水果传输***、模型建立***、水果分级出口***相互独立又可以较好的组合，各司其职，分选准备***自动完成水果的清洗后传输给水果传输***，水果传输***扶正水果放置角度继续传输至模型建立***，模型建立***对水果进行光谱采集和模型计算，发出命令至触发器，触发器触动果杯弹跳装置，水果在响应糖度值和重量值出口弹出。本发明的水果分选装置具有自动上料、自动清洗、自动传输等多种功能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求。

Claims (4)

1.一种水果在线分选装置，包括分选准备***、水果传输***、模型建立***、水果分级出口***；
分选准备***包括放果槽和毛刷架，毛刷架与放果槽连接，毛刷架上装有刷毛；
水果传输***包括传输带、传输链和果杯，传输带与毛刷架连接，传输链与传输带连接，果杯设置在传输链上；
模型建立***包括暗室、光纤接收端、光谱仪和PC机，传输链从暗室内穿过，暗室内设置光纤接收端，光纤接收端与光谱仪电性连接，光谱仪与PC机电性连接；其中光纤接收端包括环形光源和光纤，光纤镶嵌在环形光源内部；
水果分级出口***包括重量传感器、触发器、若干重量分级出口和若干糖度分级出口，重量传感器设置在传输链下方，触发器设置在传输链上方，重量分级出口和糖度分级出口均设置在传输链侧方；其中重量传感器、触发器均与PC机电性连接。
2.根据权利要求1所述的水果在线分选装置，其特征在于：所述若干糖度分级出口具体为四个糖度分级出口，分别对应四个糖度等级；所述若干重量分级出口具体为四个重量分级出口，分别对应四个重量等级。
3.根据权利要求1所述的水果在线分选装置，其特征在于：还包括万向轮，万向轮设置在水果传输***、模型建立***、水果分级出口***下方。
4.一种水果在线分选方法，包括以下步骤：
将水果放入放果槽，并通过毛刷架清洗水果；
清洗后的水果通过传输带输送至果杯内，果杯通过传输链输送至暗室；
在暗室中，通过光纤接收端、光谱仪采集水果的光谱信息，并将光谱信息传给PC机，PC机根据光谱信息判断出水果的糖度信息；
通过重量传感器测量水果的重量信息，并将重量信息传给PC机；
PC机根据水果的糖度信息和重量信息，发出指令控制触发器动作，将果杯中的水果倒入相应的重量分级出口或糖度分级出口从而实现分选。
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